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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO

INFORME TÉCNICO FINAL DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

( Enero 2006 - Diciembre 2006 )

Este formato presenta los aspectos necesarios para la eleboración del Informe Técnico Final de los proyectos de investigación que se registraron en la Cordinación General de Posgrado de Investigación (CGPI) para su desarrollo durante el periodo (Enero 2006 - Diciembre 2006) .

La información que se solicita es la minima necesaria para documentar y evaluar el avance de los proyectos de investigación, por lo que es indispensable que se requisite sin omisiones.

Identificación del proyecto

CITEDI 20060477

Escuela, Centro o Unidad Clave del Proyecto

Técnicas de codificación de video para la transmisión inalámbrica de televisión paquetizada.

Título

Comunicaciones Inalámbricas Programa en donde se ubica el Proyecto

Responsabilidad técnica y administrativa

Ciro Andrés Martínez García Moreno

Nombre del Director(a) del proyecto Nombre del Director(a) de la Escuela, Centro o Unidad

Profesores participantes

Número NOMBRE DEL PARTICIPANTE

PRINCIPALES ACTIVIDADES REALIZADAS

PERIODO

DE A

1


Actividades: Dirección del proyecto.

dd/mm/aaaa 01/01/2006

dd/mm/aaaa31/12/2006

Participó en: 1 Conferencia 2 Articulos de Divulgación 1 Otro(s)

Dra. Mireya García Actividades: Asesoría en codificación de

dd/mm/aaaa 01/02/2006

dd/mm/aaaa31/12/2006

2

video.

Participó en: 1 Curso 1 Articulo de Divulgación 1 Articulo Científico 3 Otro(s) 1 Tesista

Desarrollo técnico de la investigación

Ejercicio de presupuesto total Presupuesto del proyecto IPN/SIP Otras fuentes de financiamiento*

Asignado Ejercido Asignado EjercidoGasto Corriente 15000 15000

Inversión 0 0 Total 15000 15000 No aplica No aplica

* Especifique el nombre de la fuente de financiamiento: Sin fuente de financiamiento externo

Producto(s) obtenido(s)

Número Descripción

1

Materiales en linea diversos: didácticos, artículos, libros y noticias en torno al estado del arte en codificación de video utilizando el estándar MPEG4, entre otros. Se pretende que mediante un sitio web se contribuya al acceso a las nuevas tecnologías mediante la modalidad de foro de difusión efectiva del conocimiento entre la academia, empresas y gobierno. Dicho foro pretende contribuir a la formación de capital humano especializado para atender a las necesidades del sector. En particular, se presenta conocimiento para el desarrollo de la industria de la televisión digital. Dicho sitio web se encuentra en la siguiente dirección: www.tvdigital.org

Subproductos obtenidos

1. Subproductos técnicos:

2. Formación de recursos humanos:

2.2 Practicas Profesionales

Nombre: Fabiola Guadalupe Moreno Saldaña

Nivel: Superior Tiene constancia de terminación: Si

Fecha inicio: 02/05/2006 Fecha terminación: 18/08/2006

Estado actual del alumno: Programa concluido

Lugar

Laboratorio de procesamento de video del CITEDI

Actualización de un sitio web con enlaces a bases de datos Actividad

Universidad Tecnológica de Tijuana 553 horas

Observaciones

2.4 Tesis

Nombre: Berenice Ramírez Magaña

Nivel: Posgrado Tipo: Tesis

Fecha de registro: 15/01/2007 Fecha de examen: 18/12/2006

El alumno proviene de una institución externa al IPN: No

Nombre de la institución del alumno:

Análisis de algoritmos utilizados en el método de comparación de bloques para la estimación de movimiento en video

Tema

Co-dirección de la tesis de maestría. Actividad

Profesor responsable:

(Codirector) Dra. Mireya García

3. Difusión de la investigación:

3.1 Cursos

Tipo: Nacional No. de horas: 40

Fecha de inicio: 07/08/2006 Fecha de terminación: 15/12/2006

Visión, procesamiento e interpretación de imágenes digitales, clave 3575

Nombre

Lugar

CITEDI-IPN, Tijuana, BC


Dra. Mireya García

3.2 Conferencias

Tipo: Nacional Fecha de realización: 23/11/2006

Introducción a la Televisión Digital de Alta Definición (HDTV) Título

2o Encuentro Académico Regional, IPN-CITEDI, Hotel Camino Real, Tijuana, B.C.

Lugar



3.3 Artículos de Divulgación

Tipo: Institucional Fecha de realización: 23/11/2006

País: México

Revista: Edición CITEDI-IPN 2006

Estudio de Factibilidad para la Creación de un Centro Estratégico de Desarrollo para la Industria de Display Devices en Baja California

Título


(Autor) Ciro Andrés Martínez García Moreno

3.3 Artículos de Divulgación

Tipo: Institucional Fecha de realización: 23/11/2006

País: México


Técnicas de codificación de video para la transmisión inalámbrica de televisión paquetizada

Título


(Autor) Ciro Andrés Martínez García Moreno (Coautor) Dra. Mireya García

3.3 Artículos Científicos

Tipo: Nacional Fecha de realización: 23/11/2006

País: México ISSN:


Video sobre IP: Introducción. Título


(Autor) Dra. Mireya García

4. Otros (Precisar)

Tiene anexo: No

CONGRESO INTERNACIONAL Proceedings Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference CERMA 2OO6 Volume II New fast and robust stochastica lgorithm of two stage vector quantizationf or joint source-channel speech coding for any transmission channel M. S. García V., A. A. Ramirez A. pp. 215-219

Descripción


Dra. Mireya García

4. Otros (Precisar)

Tiene anexo: No

DIPLOMADO Diplomado de televisión digital. Módulos V y VI CITEDI-IPN

Descripción


Dra. Mireya García

4. Otros (Precisar)

Tiene anexo: No

CONGRESO INTERNACIONAL 15th International conference on computing CIC 2006 Analyzing video object motion focusing on non-planar rotation for two video applications A. A. Ramírez Acosta., M. S. García Vázquez Noviembre 21-24, 2006

Descripción


Dra. Mireya García

4. Otros (Precisar)

Tiene anexo: No

FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS ESTUDIANTE PIFI CON APOYO EXTERNO AL IPN Juan Miguel Colores Vargas Adscrito: CITEDI-IPN, Maestría en Sistemas Digitales Desarrollo de plataforma experimental de televisión por Internet y del centro de documentación. Nivel: Estudiante de posgrado Inicio: septiembre 2006 Terminación: diciembre 2006 Estado actual: programa vigente en proceso.

Descripción



ANEXO 1

DESARROLLO TÉCNICO DE LA INVESTIGACIÓN

TÉCNICAS DE CODIFICACIÓN DE VIDEO PARA LA TRANSMISIÓN INALÁMBRICA

DE TELEVISIÓN PAQUETIZADA

Registro IPN-SIP: 2006-0477 Dr. Ciro Andrés Martínez García Moreno

[email protected]

RESUMEN En esta propuesta de estudio se analizó el estado del arte del campo de la codificación de

la señal de televisión digital, las bondades del estándar de codificación MPEG-4 y la

transmisión por medio de la red Internet.

INTRODUCCIÓN El estado del arte de las comunicaciones inalámbricas tiende a una movilidad con

ubicuidad y, particularmente en lo referente al video digital, busca aplicar los últimos

resultados de la codificación audiovisual avanzada arrojados por los trabajos realizados

alrededor del estándar MPEG4 parte 10, tendientes a obtener una mejor imagen con la

mitad de la tasa de bits [1]. El estándar MPEG4 se presenta como una alternativa en costo

y rapidez al estándar internacional presente en la industria denominado MPEG2 y permite

proponer nuevos servicios de banda ancha inalámbricos para, entre otros, recibir

televisión en los teléfonos celulares. Este trabajo de investigación pretende capitalizar los

logros realizados por el grupo de televisión digital, para darles congruencia y pertinencia

en el contexto de este campo emergente de la frontera tecnológica y sentar las bases para

la formulación a mediano plazo de proyectos de investigación en este campo.

1

mailto:[email protected]

Esta propuesta de estudio se desarrolló en el seno del Grupo de Investigación de

Procesamiento Digital de Señales (PDS) del Centro de Investigación y Desarrollo de

Tecnología Digital (CITEDI) del Instituto Politécnico Nacional (www.tijbc.com/pds),

enmarcada en el contexto del Programa de Investigación de Comunicaciones

Inalámbricas (www.tijbc.com/comunicaciones).

OBJETIVO Capitalizar los logros realizados en el campo de la televisión digital por el Grupo de

Procesamiento Digital de Señales del CITEDI, darles congruencia y pertinencia en el

contexto de este campo emergente de la frontera tecnológica centrado en la codificación

de video digital basada en el estándar MPEG-4 [1]. Abordar, entre otros, los sistemas de

paquetización de video digital para su transmisión en redes inalámbricas IP de banda

ancha.

MÉTODOS Y MATERIALES IPTV La televisión sobre protocolo Internet, IPTV (por sus siglas en inglés de: internet protocol

television), consiste en la distribución de televisión digital, así como de otros servicios de

audio y video por medio de redes de datos de banda ancha utilizando los mismos

protocolos básicos que hacen funcionar a Internet. Aunque es común la utilización de la

tecnología de la red Internet para la distribución de video digital (por ejemplo, el servicio

www.youtube.com), no debe confundirse la televisión sobre protocolo Internet con la

experiencia en la web del video afluente (en inglés: streaming video) que no ha sido capaz

de proporcionar un servicio aceptable de televisión.

La televisión IPTV representa una tecnología disruptiva [3] que transformará tanto a la

televisión como a la red Internet como las conocemos actualmente; de hecho, las

empresas de telecomunicaciones alrededor del mundo empiezan a ofrecer servicios de

televisión, mientras que los proveedores de servicios de internet incrementan sus servicios

2

http://www.tijbc.com/pds

http://www.tijbc.com/comunicaciones

http://www.youtube.com/

de video; sin embargo, las empresas televisoras parecen no reaccionar ante esta

amenaza y a la vez oportunidad.

En efecto, la televisión se transformará en algo similar a la red Internet, al verse

desplazada la distribución de material programado a favor de millones de programas bajo

demanda que se pueden bajar de la red, pasando el control de lo que se despliega del

proveedor al consumidor, quien generará su propia programación a partir de múltiples

proveedores internacionales, y disfrutará del contenido cuando y donde quiera [2]. Dado

que la IPTV utiliza una red en ambos sentidos, se contempla además ofrecer una gran

cantidad de servicios interactivos.

ESTÁNDAR MPEG-4 Y OTROS Para asegurarse que los desarrollos tecnológicos en estos campos emergentes puedan

ser aprovechados al máximo, es necesario enmarcarse en el contexto de los estándares

internacionales, donde los más importantes para este nuevo campo son: MPEG-4, DLNA,

UPnP, IMS y SIP, al igual que el conocido como la Alianza Móvil Abierta (en inglés: Open

Mobile Alliance, ocupada de los estándares para la interoperabilidad de servicios), la

Alianza ZigBee (estándares inalámbricos para la detección y el control), 3GPP/2, y IMF11

entre otros [4].

Los esfuerzos del grupo de Procesamiento Digital de Señales del CITEDI están

encaminados a abordar el campo del estándar MPEG-4, y específicamente el

correspondiente a la parte 10 AVC, que de acuerdo al Dr. Ajay Luthra --del grupo de

tecnologías avanzadas de Motorola, con quien el grupo de PDS del CITEDI estableció

contacto personal en octubre de 2006 y pretende establecer contacto académico más

cercano-- permite obtener una mejor calidad de imagen con la mitad de la tasa de bits [1].

3

Lo anterior puede verse en las siguientes gráficas donde el Dr. Luthra presentó un

comparativo entre las tasas de bits necesarias para obtener un mismo PNSR (~32 dB)

para una secuencia de video de prueba conocida como Móvil y Calendario en formato

CIF, para diferentes estándares internacionales.

Figura 1.- Tasas de transmisión en función del PNSR[1]

En la figura 1 podemos apreciar que para un factor de calidad de imagen PNSR de 32 dB,

se requiere una tasa de transmisión de bits de aproximadamente 2,500 kbps para

codificación MPEG-2, mientras que para codificación MPEG-4 AVC, se requiere de

aproximadamente 800 kbps.

4

Figura 2.- Comparación de estándares MPEG4 versus MPEG2[1]

En la gáfica de la figura 2 podemos constatar que para el caso de la secuencia de video

de prueba conocida como Móvil y Calendario en formato CIF, la codificación con MPEG-4

AVC --para igualdad de valor de calidad de imagen-- sólo requiere de un 33% del valor de

tasa de transmisión de bits que el requerido para la codificación MPEG-2.

REDES INALÁMBRICAS DE BANDA ANCHA Cualquier red de banda ancha de protocolo IP puede ser utilizada para distribuir televisión

IPTV, lo cual permite a las compañías telefónicas, así como a las de cable y de televisión

satelital, distribuir televisión digital y otros servicios asociados en forma masiva utilizando

la infraestructura de telecomunicaciones existente. Mediante la utilización de diferentes

5

métodos de compresión de video digital, hoy en día es posible distribuir televisión digital

de alta definición sobre esas mismas redes. La línea entre las comunicaciones fijas y

móviles es cada vez más difusa. Las redes de telefonía celular tradicionales de cobertura

amplia, actualmente están ofreciendo cada vez mayores anchos de banda y velocidades,

al migrar GPRS1 a EDGE2, CDMA3 a EVDO4, y HSDPA5 y OFDM6 pasan del laboratorio

a productos comerciales. El gran ancho de banda y las grandes capacidades de las redes

convergentes que emergen, particularmente las redes de cuarta generación (4G) y

WiMAX, estan dando paso a una nueva generación de aplicaciones, interfaces, servicios y

posibilidades de negocio [4], entre ellas, la IPTV.

RESULTADOS

Se estudiaron sistemas de paquetización de video digital IPTV y se establecieron

contactos con el sector industrial que permitirán ofrecer esta nueva capacidad del grupo

de PDS para generar propuestas de investigación y desarrollo tecnológico vinculado.

Se generó la plataforma informática necesaria para la presentación en línea de diversos

materiales relacionados con el estado del arte de los sistemas de video digital

paquetrizado IPTV y a la codificación de video utilizando el estándar MPEG4, entre otros:

didácticos, artículos, colección de libros esopecializados y noticias, principalmente.

Se pretende que mediante este sitio web se contribuya al acceso a las nuevas tecnologías

mediante la modalidad de foro de difusión efectiva del conocimiento entre la academia,

empresas y gobierno. Dicho foro pretende contribuir a la formación de capital humano

especializado para atender a las necesidades del sector.

En particular, se presenta conocimiento para el desarrollo de la industria de la televisión

digital. Dicho sitio web se encuentra en la siguiente dirección:

www.tvdigital.org

6

Figura 3.- Aspecto del sitio donde se generó material en línea.

7

Se propuso un tema de tesis de maestría relacionado con un estudio comparativo entre

las tecnologías comerciales disponibles para generar un servicio de televisión por Internet

(IPTV), y la desarrollada por una empresa de alta tecnología incubada en la Escuela

Nacional Superior de Telecomunicaciones (ENST) de Francia. Par ello, se contó con

colaboración del Dr. Alejandro Ramírez Acosta, quien realizó una estancia de un año en el

laboratorio de televisión digital del CITEDI.

IMPACTO

Se demostró la tecnología de IPTV y la capacidad del grupo de PDS del CITEDI a

empresarios del sector de telecomunicaciones. Se presenta la demostración realizada en

el laboratorio de televisión digital al Director General de Globalsat, Eric Cataño

(www.globalsat.com.mx), el 24 de octubre de 2006.

Foto 1.- Desarrollo de la demostración IPTV.

8

http://www.globalsat.com.mx/

Se contó con la colaboración del Dr. Alejandro Álvaro Ramírez Acosta, de la compañía

francesa PILIMTEC, quien cuenta con un desarrollo tecnológico basado en el estándar

MPEG-4.

Foto 2.- Demostración de la tecnología de IPTV al sector industrial. Finalmente, los conocimientos adquiridos fueron puestos en operación al elaborar una

propuesta de proyecto de investigación registrada en el Megaproyecto 57091-1 del

CONACYT denominado LABORATORIO VIRTUAL DE INVESTIGACIÓN Y

DESARROLLO PARA LA CREACIÓN DE SOFTWARE DE TELECOMUNICACIONES,

presentado por el INAOE en mayo de 2007.

9

REFERENCIAS [1] Motorola 2006 Video Network User´s Conference, San Diego, EEUU, octubre 2006.

[2] IPTV: Broadband meets broadcast – The network television revolution, 2005.

[3] Shelly Palmer, Television disrupted, Focal Press, 2006

[4] Seamless Mobility - A Continuity of Experiences Across Domains, Devices and

Networks, white paper Motorola, Inc., 2005

Ver. 2007.07.02

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